JPH07118390B2 - 薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH07118390B2 JPH07118390B2 JP62074630A JP7463087A JPH07118390B2 JP H07118390 B2 JPH07118390 B2 JP H07118390B2 JP 62074630 A JP62074630 A JP 62074630A JP 7463087 A JP7463087 A JP 7463087A JP H07118390 B2 JPH07118390 B2 JP H07118390B2
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はキャラクタやグラフィックスなどの表示に用
いる薄膜EL素子に関するものであり、さらに詳しくは、
発光特性が長期にわたって安定な薄膜EL素子に関する。
いる薄膜EL素子に関するものであり、さらに詳しくは、
発光特性が長期にわたって安定な薄膜EL素子に関する。
従来の技術 従来より電場発光蛍光体を用いた固体映像表示装置とし
てＸ−Ｙマトリクス表示装置が知られている。この装置
は、電場発光層の両面に水平平行電極群と垂直平行電極
群とを互いに直交するように配置し、それぞれの電極群
に接続された給電線により切換え装置を通して信号を加
えて、両電極の交点部分の電場発光層（以下EL発光体層
と略称する）を発光させ（この交点の発光部分面を絵素
と称する）、発光した絵素の組み合わせによって文字記
号、図形等を表示させるものである。
てＸ−Ｙマトリクス表示装置が知られている。この装置
は、電場発光層の両面に水平平行電極群と垂直平行電極
群とを互いに直交するように配置し、それぞれの電極群
に接続された給電線により切換え装置を通して信号を加
えて、両電極の交点部分の電場発光層（以下EL発光体層
と略称する）を発光させ（この交点の発光部分面を絵素
と称する）、発光した絵素の組み合わせによって文字記
号、図形等を表示させるものである。
ここで用いられる固体映像表示装置の表示板としては、
通常、ガラス等の透光性基板上に透明な平行電極群を形
成し、その上に第１誘電体層、EL発光体層、第２誘電体
層を順次積層し、さらにその上に背面平行電極群を下層
の透明平行電極群に直交する配置で積層して形成する。
一般に透明平行電極としては平滑なガラス基板上に酸化
錫を被着するなどにより形成される。これに直交し、対
向する背面電極としてはアルミニウムが真空蒸着などに
より形成される。
通常、ガラス等の透光性基板上に透明な平行電極群を形
成し、その上に第１誘電体層、EL発光体層、第２誘電体
層を順次積層し、さらにその上に背面平行電極群を下層
の透明平行電極群に直交する配置で積層して形成する。
一般に透明平行電極としては平滑なガラス基板上に酸化
錫を被着するなどにより形成される。これに直交し、対
向する背面電極としてはアルミニウムが真空蒸着などに
より形成される。
第１誘電体層や第２誘電体層に用いる材料としては、誘
電率が大きく、絶縁破壊電界強度が大きい材料が低電圧
駆動に適している。前者は、主に透明電極および背面電
極により印加される電圧の、より多くの割合をEL発光体
層に印加し、駆動電圧を低下させるためであり、後者は
主に絶縁破壊を起こさない安定な動作のために重要であ
る。このような低電圧で駆動ができ、安定性の優れた薄
膜EL素子を構成するための誘電体層としては、誘電率の
大きな酸化物誘電体薄膜（特開昭56−45595号公報参
照）の方が誘電率の小さな酸化珪素や窒化珪素（特公昭
53−42398号公報）より適しており、酸化物誘電体薄膜
を用いた薄膜EL素子が広く研究されている。
電率が大きく、絶縁破壊電界強度が大きい材料が低電圧
駆動に適している。前者は、主に透明電極および背面電
極により印加される電圧の、より多くの割合をEL発光体
層に印加し、駆動電圧を低下させるためであり、後者は
主に絶縁破壊を起こさない安定な動作のために重要であ
る。このような低電圧で駆動ができ、安定性の優れた薄
膜EL素子を構成するための誘電体層としては、誘電率の
大きな酸化物誘電体薄膜（特開昭56−45595号公報参
照）の方が誘電率の小さな酸化珪素や窒化珪素（特公昭
53−42398号公報）より適しており、酸化物誘電体薄膜
を用いた薄膜EL素子が広く研究されている。
発明が解決しようとする問題点 マトリクス状電極を有する薄膜EL素子を、一斉反転方式
により線順次駆動（特公昭55−27354号公報）し、１走
査期間で２回の発光を行わせる場合、透明電極と背面電
極に挟まれた各絵素においては、正極性のパルスが印加
されてから逆方向のパルスが印加されるまでの時間と、
逆極性のパルスが印加されてから正極性のパルスが印加
されるまでの時間が異なる。このような正・逆パルスの
位相が異なる駆動法により従来技術による薄膜EL素子を
長時間駆動した場合、表示情報に応じて発光させた絵素
では、発光させなかった絵素と比較して、発光開始電圧
が数ボルト変動するという問題点があった。
により線順次駆動（特公昭55−27354号公報）し、１走
査期間で２回の発光を行わせる場合、透明電極と背面電
極に挟まれた各絵素においては、正極性のパルスが印加
されてから逆方向のパルスが印加されるまでの時間と、
逆極性のパルスが印加されてから正極性のパルスが印加
されるまでの時間が異なる。このような正・逆パルスの
位相が異なる駆動法により従来技術による薄膜EL素子を
長時間駆動した場合、表示情報に応じて発光させた絵素
では、発光させなかった絵素と比較して、発光開始電圧
が数ボルト変動するという問題点があった。
本発明の目的は、前記問題点を解決し、位相が異なる交
流パルスや正・逆方向の振幅が異なる交流パルスで駆動
しても、長期間に渡り安定した動作が可能な薄膜EL素子
を提供することにある。
流パルスや正・逆方向の振幅が異なる交流パルスで駆動
しても、長期間に渡り安定した動作が可能な薄膜EL素子
を提供することにある。
問題点を解決するための手段 透光性基板上に、透明電極、第１誘電体層、EL発光体
層、第２誘電体層、および背面電極を順次積層してなる
薄膜EL素子において、第１誘電体層および第２誘電体層
と前記EL発光体層の間に、硫化亜鉛とフッ化セリウムと
の混合膜からなる混合層を形成する。
層、第２誘電体層、および背面電極を順次積層してなる
薄膜EL素子において、第１誘電体層および第２誘電体層
と前記EL発光体層の間に、硫化亜鉛とフッ化セリウムと
の混合膜からなる混合層を形成する。
作用 発光開始電圧の変動は、EL発光体層と誘電体層との界面
に種々の深さのトラップ準位が形成されることや、EL発
光体層と誘電体層との反応により生じ、従って、その界
面に硫化亜鉛とフッ化セリウムの混合膜を介在させるこ
とにより、変動の原因が解消されるものと考えられる。
に種々の深さのトラップ準位が形成されることや、EL発
光体層と誘電体層との反応により生じ、従って、その界
面に硫化亜鉛とフッ化セリウムの混合膜を介在させるこ
とにより、変動の原因が解消されるものと考えられる。
実施例 第１図は本発明にかかる薄膜EL素子の断面構造を示す。
図において、１はガラス基板であり、コーニング7059ガ
ラスを用いた。ガラス基板１上に、スパッタリング法に
より厚さ200nmの錫添加酸化インジウム薄膜を形成し、
ホトリソグラフィ技術によりストライプ状に加工し透明
電極２とした。その上にチタンジルコン酸ストロンチウ
ム［Sr（TixZr1−ｘ）O3］を基板温度400℃でスパッタ
リングすることにより、厚さ600nmの酸化物誘電体薄膜
３を形成した。さらにその上に、硫化亜鉛［ZnS］とフ
ッ化セリウム［CeF3］との混合（重量比7:3）ペレット
を蒸発源として基板温度200℃で電子ビーム蒸着するこ
とにより厚さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合
膜からなる混合層混合層４を形成した。このとき混合層
４中の硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合比は重量比で
7.5:2.5であった。混合層４の上には、共蒸着法によ
り、基板温度200℃で、厚さ500nmのマンガン添加硫化亜
鉛薄膜からなるEL発光体層５をを形成した。真空中で50
0℃、１時間熱処理の後、その上に再び硫化亜鉛とフッ
化セリウムとの混合（重量比7:3）ペレットを蒸発源と
して基板温度200℃で電子ビーム蒸着することにより厚
さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜からなる
混合層６を形成した。その上にタンタル酸バリウム［Ba
Ta2O6］焼結体を、基板温度150℃でスパッタリングする
ことにより厚さ200nmの酸化物誘電体薄膜７を形成し
た。最後にその上に厚さ150nmのAlを真空蒸着し、ホト
リソグラフィ技術により、透明電極２とは直交する方向
にストライプ状の背面電極８を形成し、薄膜EL素子ａを
完成した。
図において、１はガラス基板であり、コーニング7059ガ
ラスを用いた。ガラス基板１上に、スパッタリング法に
より厚さ200nmの錫添加酸化インジウム薄膜を形成し、
ホトリソグラフィ技術によりストライプ状に加工し透明
電極２とした。その上にチタンジルコン酸ストロンチウ
ム［Sr（TixZr1−ｘ）O3］を基板温度400℃でスパッタ
リングすることにより、厚さ600nmの酸化物誘電体薄膜
３を形成した。さらにその上に、硫化亜鉛［ZnS］とフ
ッ化セリウム［CeF3］との混合（重量比7:3）ペレット
を蒸発源として基板温度200℃で電子ビーム蒸着するこ
とにより厚さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合
膜からなる混合層混合層４を形成した。このとき混合層
４中の硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合比は重量比で
7.5:2.5であった。混合層４の上には、共蒸着法によ
り、基板温度200℃で、厚さ500nmのマンガン添加硫化亜
鉛薄膜からなるEL発光体層５をを形成した。真空中で50
0℃、１時間熱処理の後、その上に再び硫化亜鉛とフッ
化セリウムとの混合（重量比7:3）ペレットを蒸発源と
して基板温度200℃で電子ビーム蒸着することにより厚
さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜からなる
混合層６を形成した。その上にタンタル酸バリウム［Ba
Ta2O6］焼結体を、基板温度150℃でスパッタリングする
ことにより厚さ200nmの酸化物誘電体薄膜７を形成し
た。最後にその上に厚さ150nmのAlを真空蒸着し、ホト
リソグラフィ技術により、透明電極２とは直交する方向
にストライプ状の背面電極８を形成し、薄膜EL素子ａを
完成した。
本発明の薄膜EL素子ｂは薄膜EL素子ａと同様にガラス基
板上に、スパッタリング法により厚さ200nmの錫添加酸
化インジウム薄膜を形成し、ホトリソグラフィ技術によ
りストライプ状に加工し透明電極とした。その上にタン
タル酸バリウム［BaTa2O6］を基板温度150℃でスパッタ
リングすることにより、厚さ300nmの酸化物誘電体薄膜
を形成した。さらにその上に、硫化亜鉛とフッ化セリウ
ムとの混合（重量比8:2）ペレットを蒸発源として基板
温度220℃で電子ビーム蒸着することにより厚さ50nmの
硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜からなる混合層混
合層を形成した。このとき混合層中の硫化亜鉛とフッ化
セリウムとの混合比は重量比で8.3:1.7であった。混合
層の上には、共蒸着法により、基板温度200℃で、厚さ4
00nmのマンガン添加硫化亜鉛薄膜からなるEL発光体層を
形成した。真空中で550℃、１時間熱処理の後、その上
に再び硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合（重量比8:
2）ペレットを蒸発源として基板温度220℃で電子ビーム
蒸着することにより厚さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウ
ムとの混合膜からなる混合層混合層を形成した。その上
にタンタル酸バリウム［BaTa2O6］焼結体を、基板温度1
50℃でスパッタリングすることにより厚さ300nmの酸化
物誘電体薄膜を形成した。最後にその上に厚さ150nmのA
lを真空蒸着し、ホトリソグラフィ技術により、透明電
極とは直交する方向にストライプ状の背面電極を形成
し、薄膜EL素子ｂを完成した。
板上に、スパッタリング法により厚さ200nmの錫添加酸
化インジウム薄膜を形成し、ホトリソグラフィ技術によ
りストライプ状に加工し透明電極とした。その上にタン
タル酸バリウム［BaTa2O6］を基板温度150℃でスパッタ
リングすることにより、厚さ300nmの酸化物誘電体薄膜
を形成した。さらにその上に、硫化亜鉛とフッ化セリウ
ムとの混合（重量比8:2）ペレットを蒸発源として基板
温度220℃で電子ビーム蒸着することにより厚さ50nmの
硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜からなる混合層混
合層を形成した。このとき混合層中の硫化亜鉛とフッ化
セリウムとの混合比は重量比で8.3:1.7であった。混合
層の上には、共蒸着法により、基板温度200℃で、厚さ4
00nmのマンガン添加硫化亜鉛薄膜からなるEL発光体層を
形成した。真空中で550℃、１時間熱処理の後、その上
に再び硫化亜鉛とフッ化セリウムとの混合（重量比8:
2）ペレットを蒸発源として基板温度220℃で電子ビーム
蒸着することにより厚さ50nmの硫化亜鉛とフッ化セリウ
ムとの混合膜からなる混合層混合層を形成した。その上
にタンタル酸バリウム［BaTa2O6］焼結体を、基板温度1
50℃でスパッタリングすることにより厚さ300nmの酸化
物誘電体薄膜を形成した。最後にその上に厚さ150nmのA
lを真空蒸着し、ホトリソグラフィ技術により、透明電
極とは直交する方向にストライプ状の背面電極を形成
し、薄膜EL素子ｂを完成した。
本発明の薄膜EL素子ａ、薄膜EL素子ｂ及びそれから硫化
亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜を除いた従来の薄膜EL
素子ｃと薄膜EL素子ｄに、第２図に示すような位相の異
なる交流パルス電圧を印加し、発光開始電圧の経時変化
を測定したところ、第３図に示すように、従来の薄膜EL
素子では100時間で約４〜６％発光開始電圧が低下した
のに対し（第３図c,d）、本発明の薄膜EL素子では1.2％
以下であった（第３図a,b）。本実施例では硫化亜鉛と
フッ化セリウムとの混合膜からなる層をEL発光体層の両
側に形成したが、第１誘電体層側だけに形成した場合で
も、効果は多少落ちるが有効であった。
亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜を除いた従来の薄膜EL
素子ｃと薄膜EL素子ｄに、第２図に示すような位相の異
なる交流パルス電圧を印加し、発光開始電圧の経時変化
を測定したところ、第３図に示すように、従来の薄膜EL
素子では100時間で約４〜６％発光開始電圧が低下した
のに対し（第３図c,d）、本発明の薄膜EL素子では1.2％
以下であった（第３図a,b）。本実施例では硫化亜鉛と
フッ化セリウムとの混合膜からなる層をEL発光体層の両
側に形成したが、第１誘電体層側だけに形成した場合で
も、効果は多少落ちるが有効であった。
混合層の厚さは、10nmより薄い場合は、発光開始電圧の
経時変化を抑制する効果が少なかった。また200nmより
厚いと駆動電圧の上昇が大きくなるため不利である。
経時変化を抑制する効果が少なかった。また200nmより
厚いと駆動電圧の上昇が大きくなるため不利である。
混合層中に占めるフッ化セリウムの混合比は10重量パー
セント以上が望ましく、それより少ないと湿度の影響を
うけやすくなり、素子の安定性が低下して好ましくなか
った。
セント以上が望ましく、それより少ないと湿度の影響を
うけやすくなり、素子の安定性が低下して好ましくなか
った。
EL発光体層としては、活性物質を含む硫化亜鉛（ZnS）
を用いることができる。活性物質としては、Mn,Cu,Ag,A
u,TbF3,SmF3,ErF3,TmF3,DyF3,PrF3,EuF3などが適当であ
る。EL発光体層は硫化亜鉛以外のものでもよく、たとえ
ば活性物質を含むSrSやCaSなどの電場発光を示すもので
あればよい。
を用いることができる。活性物質としては、Mn,Cu,Ag,A
u,TbF3,SmF3,ErF3,TmF3,DyF3,PrF3,EuF3などが適当であ
る。EL発光体層は硫化亜鉛以外のものでもよく、たとえ
ば活性物質を含むSrSやCaSなどの電場発光を示すもので
あればよい。
誘電体薄膜を比誘電率と絶縁破壊電界強度の積が大きい
ほど好ましい。このような誘電体薄膜としては、ペロブ
スカイト組成酸化物薄膜とタングステンブロンズ組成酸
化物薄膜が適していた。その中でもSrTiO3,SrxMg1−xTi
O3,SrTixZr1−xO3,あるいはSrxMg1−xTiyZr1−yO3など
のチタン酸ストロンチウム系の薄膜とBaTa2O6、BaxSr1
−xTa2O6などのタンタル酸バリウム系薄膜は、混合層と
の反応等の相互作用もなく、これらを第１誘電体層に用
いれば極めて安定な薄膜EL素子を構成することができ
た。又、タンタル酸バリウム系薄膜を第２誘電体層に用
いることにより、伝播性絶縁破壊を抑制することがで
き、信頼性の高い薄膜EL素子を形成する事ができた。
ほど好ましい。このような誘電体薄膜としては、ペロブ
スカイト組成酸化物薄膜とタングステンブロンズ組成酸
化物薄膜が適していた。その中でもSrTiO3,SrxMg1−xTi
O3,SrTixZr1−xO3,あるいはSrxMg1−xTiyZr1−yO3など
のチタン酸ストロンチウム系の薄膜とBaTa2O6、BaxSr1
−xTa2O6などのタンタル酸バリウム系薄膜は、混合層と
の反応等の相互作用もなく、これらを第１誘電体層に用
いれば極めて安定な薄膜EL素子を構成することができ
た。又、タンタル酸バリウム系薄膜を第２誘電体層に用
いることにより、伝播性絶縁破壊を抑制することがで
き、信頼性の高い薄膜EL素子を形成する事ができた。
発明の効果 以上のように本発明によれば、長時間の駆動に際しても
発光開始電圧の変動が極めて小さい薄膜EL素子を、再現
性良く形成することができ、コンピュータ端末などの薄
形、高品位ディスプレィなどに広く利用でき、実用的価
値が大きい。
発光開始電圧の変動が極めて小さい薄膜EL素子を、再現
性良く形成することができ、コンピュータ端末などの薄
形、高品位ディスプレィなどに広く利用でき、実用的価
値が大きい。
第１図は本発明にかかる薄膜EL素子の構成を示す断面
図、第２図は薄膜EL素子の駆動電圧波形を示す図、第３
図は発光開始電圧の経時変化を示すグラフである。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……誘電体薄
膜、４……混合層、５……EL発光体層、６……混合層、
７……誘電体薄膜、８……背面電極。
図、第２図は薄膜EL素子の駆動電圧波形を示す図、第３
図は発光開始電圧の経時変化を示すグラフである。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……誘電体薄
膜、４……混合層、５……EL発光体層、６……混合層、
７……誘電体薄膜、８……背面電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 洋介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 桑田 純 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 阿部 惇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−127969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−177897（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】透光性基板上に、透明電極、第１誘電体
層、EL発光体層、第２誘電体層、および背面電極を順次
積層してなる薄膜EL素子において、前記第１誘電体層お
よび前記第２誘電体層と前記EL発光体層の間に各々、硫
化亜鉛とフッ化セリウムとの混合膜からなる混合層が形
成されていることを特徴とする薄膜EL素子。 - 【請求項２】第１誘電体層がペロブスカイト組成の酸化
物誘電体薄膜であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の薄膜EL素子。 - 【請求項３】ペロブスカイト組成の酸化物誘電体薄膜が
チタン酸ストロンチウム系薄膜で構成されたことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の薄膜EL素子。 - 【請求項４】第１誘電体層と第２誘電体層の内少なくと
も一方がタンタル酸バリウム系薄膜であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の薄膜EL素子。 - 【請求項５】混合層の厚さが10nm以上、200nm以下であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜EL
素子。 - 【請求項６】混合層中におけるフッ化セリウムの混合比
が10重量パーセント以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第５項記載の薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62074630A JPH07118390B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62074630A JPH07118390B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239796A JPS63239796A (ja) | 1988-10-05 |
| JPH07118390B2 true JPH07118390B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=13552713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62074630A Expired - Fee Related JPH07118390B2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118390B2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62074630A patent/JPH07118390B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63239796A (ja) | 1988-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |